JA生物合成途径在花生幼苗抵御NaCl胁迫中起关键调控作用

【作者】 张楠； 艾鑫； 马鑫磊； 史晓龙； 赵新华； 张鹤； 于海秋；

【机构】 沈阳农业大学花生研究所；

【摘要】 【研究背景】全世界约有33%的灌溉农田和20%的耕地遭受盐胁迫,土壤盐渍化迅速成为一个严重的问题。我国盐渍化土壤占总耕地面积的10%,NaCl胁迫影响最为广泛。联合国粮农组织预测,到2050年全球人口将达到97亿。因此,对粮食的需求也将是一个重大挑战。花生(Arachis hypogaea L.)是全球100多个国家和地区的重要油料作物,近年来,为了提高花生的产量,中国尝试在低盐地种植花生,这使得花生不得不遭受盐胁迫。【材料与方法】以57份东北主栽品种为试材,采用萌发期、苗期室内模拟与田间自然鉴定二者结合方式对其耐盐性进行评价。随后选择耐盐型及敏感型材料,在200 mM NaCl胁迫下,测定花生幼苗膜透性、渗透调节物质、活性氧、抗氧化系统、光合能力,从生理水平上探究了花生对NaCl胁迫的适应机理。进一步选择差异最为显著的时间点,进行转录组和代谢组测定,以期为深入解析花生耐盐的分子机制奠定基础。【结果与分析】随机选择6个品种测定萌发相关指标,确定萌发期最适筛选浓度为75m M,随后利用隶属函数法筛选出耐盐型、敏感型品种各15份;苗期通过形态评分筛选出耐、敏感品种,并与表型指标进行相关性分析以验证结果的准确性;在田间筛选阶段,对测定的9个指标进行主成分析,确定3个主成分,累计贡献率达69.3%,计算每份材料主成分加权隶属函数值,筛选田间耐盐及盐敏感品种。最终得到室内萌发期、苗期及田间均表现为耐盐的品种2份,均表现为盐敏感品种5份。NaCl胁迫后叶片膜系统被破坏,敏感型花生品种所受损伤程度显著大于耐盐型花生品种。与敏感型花生品种相比,耐盐花生品种可通过增加游离脯氨酸含量来抑制电解质的大量渗漏,从而维持细胞渗透平衡。持续盐胁迫下,两个花生品种的光合能力均有所降低,且耐盐型花生品种的降低程度相对较小。光合参数结果表明,非气孔限制因素两个品种耐性不同的主要原因。叶绿素荧光参数结果表明,盐胁迫可使PSⅡ过剩激发能、电子传递速率降低,进而导致反应中心失活,确定24h及48h是明显的差异时间点,随后进行组学测定。我们推测JA是Na Cl胁迫的关键代谢物,该途径也是关键差异代谢途径。然后,对该通路中各差异基因表达量与JA进行相关性分析,结果显示LOC112696383(0.969)和LOC112790545(0.963)是最显著的基因,我们推测其可能是花生幼苗抵抗NaCl胁迫的关键基因。【结论】NaCl胁迫下花生幼苗叶片耐受性的差异在24 h及48 h最显著。组学分析显示,花生幼苗的耐受性差异可能与JA有关。推测出编码JAZ蛋白的基因(LOC112696383和LOC112790545)可能是花生不同耐盐性的关键基因。更多还原